اكتشاف جديد قد يعيد كتابة كتب علم الوراثة

اكتشف الباحثون “قواعد نحوية مكانية” في الحمض النووي وهذا ما يعيد تعريف دور عوامل النسخ في تنظيم الجينات، مما يؤثر على فهمنا للتغيرات الجينية والأمراض.

قد يساعدنا اكتشاف شفرة جديدة داخل الحمض النووي، تُعرف باسم “القواعد النحوية المكانية”، في الكشف عن السر وراء كيفية تشفير نشاط الجينات في الجينوم البشري.

هذا الاكتشاف الرائد، الذي اكتشفه باحثون في جامعة ولاية واشنطن وجامعة كاليفورنيا في سان دييغو ونشر في مجلة طبيعةكشفت دراسة حديثة عن قواعد نحوية مكانية مخفية موجودة في الحمض النووي، والتي طالما تم افتراضها. وقد يعمل هذا البحث على إعادة تشكيل فهم العلماء لتنظيم الجينات وكيف قد تؤثر الاختلافات الجينية على التعبير الجيني أثناء التطور أو المرض.

اكتشاف التبعية الموضعية

تلعب عوامل النسخ، وهي البروتينات التي تتحكم في الجينات التي يتم تنشيطها أو إيقافها في الجينوم، دورًا حاسمًا في هذا الكود. ويُظهِر هذا البحث، الذي كان يُعتقد لفترة طويلة أنه يعمل إما كمنشطات أو مثبطات لنشاط الجينات، أن وظيفة عوامل النسخ أكثر تعقيدًا.

قال ساشا دوتكي، الأستاذ المساعد في جامعة ولاية واشنطن، والذي قاد معظم الأبحاث في كلية العلوم البيولوجية الجزيئية في كلية الطب البيطري: “على عكس ما ستجده في الكتب المدرسية، فإن عوامل النسخ التي تعمل كمنشطات أو قمعات حقيقية نادرة بشكل مدهش”.

وبدلاً من ذلك، وجد العلماء أن معظم المنشطات يمكن أن تعمل أيضًا كمُثبِّطات.

قالت بايلي ماكدونالد، طالبة الدراسات العليا بجامعة ولاية واشنطن والتي كانت جزءًا من فريق البحث: “إذا قمت بإزالة المنشط، فإن فرضيتك هي أنك تفقد التنشيط. لكن هذا كان صحيحًا في 50% إلى 60% فقط من الحالات، لذلك كنا نعلم أن هناك خطأ ما”.

وبنظرة أقرب، وجد الباحثون أن وظيفة العديد من عوامل النسخ تعتمد بشكل كبير على الموضع.

وقد اكتشف الباحثون أن المسافة بين عوامل النسخ وموقعها بالنسبة لمكان بدء نسخ الجين تحدد مستوى نشاط الجين. على سبيل المثال، قد تعمل عوامل النسخ على تنشيط التعبير الجيني عندما توضع في اتجاه المنبع أو أمام مكان بدء نسخ الجين، ولكنها تمنع نشاطها عندما توضع في اتجاه المصب، أو بعد موقع بدء نسخ الجين.

“إن التباعد، أو “البيئة”، هي التي تحدد ما إذا كان عامل النسخ المعين يعمل كمنشط أو قمعي”، كما قال دوتكي. “هذا يوضح أنه على غرار تعلم لغة جديدة، لمعرفة كيفية ترميز أنماط التعبير الجيني في جينومنا، نحتاج إلى فهم كلماتها وقواعدها النحوية.”

التداعيات على البحوث الجينية

ويتوقع كريستوفر بينر، الأستاذ المساعد بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو، أنه من خلال دمج “القواعد المكانية” المكتشفة حديثًا، سيتمكن العلماء من اكتساب فهم أعمق لكيفية تأثير الطفرات أو الاختلافات الجينية على التعبير الجيني والمساهمة في المرض.

وقال بينر “إن التطبيقات المحتملة لهذه التقنية هائلة، وعلى أقل تقدير فإنها ستغير الطريقة التي يدرس بها العلماء التعبير الجيني”.

المرجع: “الوظيفة المعتمدة على الموضع لعوامل النسخ الخاصة بالتسلسل البشري” بقلم ساشا إتش دوتكي، وكارلوس جوزمان، وماكس تشانج، وناثانيال بي ديلوس سانتوس، وبيلي آر ماكدونالد، وجيا لي شي، وآرون إف كارلين، وسفين هاينز، وكريستوفر بينر، 17 يوليو 2024. طبيعة.
دوى: 10.1038/s41586-024-07662-z